鐵質(zhì)文物的腐蝕

    人類對(duì)鐵的冶煉技術(shù)應(yīng)用，使人類完成了由青銅器時(shí)代向鐵器時(shí)代的轉(zhuǎn)變，也加速了人類社會(huì)由奴隸社會(huì)向封建社會(huì)轉(zhuǎn)變的歷史進(jìn)程。我國的許多地方都保存于古代大型鐵質(zhì)文物，如滄州的鐵獅子，廣州的虎門大炮等等。由于鐵的化學(xué)性質(zhì)活潑，大部分鐵質(zhì)文物都受到了不同程度的腐蝕。圖“唐朝時(shí)期的錢繆鐵券”展示了唐代的鐵券，從圖中可以看出，鐵券表面的腐蝕情況是非常嚴(yán)重的。圖“明代的三寶公鐵矛”展示了明代的鐵矛，其表面也存在較大程度的腐蝕。

唐朝時(shí)期的錢繆鐵券

明代的三寶公鐵矛

    鐵的腐蝕機(jī)理很復(fù)雜，一般來說，是電化學(xué)、化學(xué)、細(xì)菌腐蝕的綜合結(jié)果。鐵器在土壤中，收到酸、堿、鹽的影響，特別是收到潮濕環(huán)境中水及氧的水合和氧化作用，表面會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致銹蝕：

    2Fe+O 2 +H 2 O → 2Fe（OH） 2

    Fe（OH） 2 這種腐蝕產(chǎn)物，還會(huì)因?yàn)樗幁h(huán)境的不同、腐蝕時(shí)間的延續(xù)而生成其他不同的鐵的氧化物。

    舉例來說，氯化物與鐵器會(huì)形成氯化腐蝕產(chǎn)物：

    Fe+3Cl - → FeCl 3 +3e（在水的作用下）

    而 FeCl 3 會(huì)進(jìn)一步和水反應(yīng)，形成氫氧化鐵和鹽酸 :

    FeCl 3 +H 2 O → Fe（OH） 3 +3HCl

    而鹽酸又會(huì)繼續(xù)和鐵反應(yīng)，生成新的三氯化鐵：

    2Fe+6HCl → FeCl 3 +3H 2

    我們發(fā)現(xiàn)，與青銅器類似，這里面氯離子在酸性環(huán)境下，也會(huì)使鐵的腐蝕循環(huán)地進(jìn)行，從而導(dǎo)致鐵器的徹底損壞。

    另外，鐵器在潮濕環(huán)境下如果遇到硫酸鹽、硫化物，也會(huì)受到嚴(yán)重的腐蝕破壞，產(chǎn)生硫化鐵、硫酸鐵等腐蝕產(chǎn)物。

    鐵器文物的緩蝕劑保護(hù)

    出土鐵器文物保存不好是個(gè)普遍的問題。鐵是較活潑的金屬，在大氣環(huán)境中的腐蝕速度較大，加上必須嚴(yán)格遵守“不改變文物原狀的原則”，使得鐵器文物保護(hù)的難度變高。近年來隨著對(duì)近代工業(yè)文物保護(hù)的重視，在對(duì)鐵器文物腐蝕過程的分析和保護(hù)機(jī)理的探討的基礎(chǔ)上，鐵器文物保護(hù)的研究工作開始活躍起來，取得了一些重要進(jìn)展。

    華東理工大學(xué)和上海博物館發(fā)展了一種新的系統(tǒng)的鐵器文物緩蝕保護(hù)方法，對(duì)鐵器文物采用脫鹽清洗→銹層穩(wěn)定轉(zhuǎn)化→鈍化封閉→表面疏水化防銹封存等工藝組成的系統(tǒng)處理，明顯抑制了鐵器文物的大氣腐蝕。用該系統(tǒng)處理鐵器文物前后的對(duì)比，如圖“用文物緩蝕劑處理的古鐵鐘”所示。

用文物緩蝕劑處理的古鐵鐘

    中國文化遺產(chǎn)研究院承擔(dān)“十一五”國家科技支撐計(jì)劃課題“鐵質(zhì)文物綜合保護(hù)技術(shù)研究”，總結(jié)了中國古代大型鐵質(zhì)文物的材質(zhì)和制作工藝，研究了鐵質(zhì)文物腐蝕產(chǎn)物與環(huán)境的關(guān)系；研發(fā)出鐵質(zhì)文物除銹、脫鹽、緩蝕和封護(hù)的新材料與新工藝，取得了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研究成果，形成了室外鐵質(zhì)文物保護(hù)綜合技術(shù)并進(jìn)行應(yīng)用示范，提出了室外大型鐵質(zhì)文物概念性保護(hù)方案。

 （本文內(nèi)容摘選自：中國工程院“我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目 文物腐蝕損失調(diào)查報(bào)告）